은하 중심부서 중간질량 블랙홀 첫 발견…블랙홀 기원 새 단서 - 매일경제

블랙홀이 주변을 빨아들이는 모습. 중앙의 강착원반에서는 빛이 방출되고 있다. [사진 제공 = 미국 항공우주국]

국내 연구진이 거대 질량 블랙홀이 위치한 은하 중심에서 아직 자라는 중인 중간질량 블랙홀을 처음으로 발견했다. 블랙홀의 기원과 진화 과정을 밝히는 데 중요한 단서가 될 것으로 기대를 모은다.

우종학 서울대 물리천문학부 교수 연구진은 지구에서 2800만광년 떨어진 왜소은하 `NGC 4395` 중심에서 질량이 태양의 1만배에 불과한 중간질량 블랙홀을 발견했다고 11일 밝혔다. 우 교수는 "블랙홀의 씨앗 격인 중간질량 블랙홀의 존재를 실제로 확인한 건 이번이 처음"이라고 설명했다.

연구 결과는 국제학술지 `네이처 아스트로노미` 11일자 온라인판에 게재됐다. 일반적으로 은하 중심에는 태양보다 100만배 이상 무거운 거대질량 블랙홀들이 자리해 있다. 지난 4월 `사건의지평선망원경(EHT)` 국제 공동 연구진이 인류사상 최초로 영상으로 관측하는 데 성공한 거대질량 블랙홀 역시 지구에서 5500만광년 떨어진 거대은하 `M87`의 중심에 위치해 있었다.

이런 가운데 연구진은 왜소은하 NGC 4395의 중심에서 거대질량 블랙홀 질량의 100분의 1 수준인 중간질량 블랙홀을 발견했다. 우 교수는 "이번 발견은 은하 중심의 거대질량 블랙홀의 형성 과정을 설명할 수 있는 새 단서"라며 "왜소은하 중심의 중간질량 블랙홀이 초기 우주에서 작은 씨앗으로 형성된 뒤, 100억년의 시간을 거치면서 거대질량 블랙홀로 성장했을 가능성이 높다"고 설명했다.

블랙홀 주변 방출선의 밝기 변화는 블랙홀(강착원반) 연속선의 밝기 변화에 따라 변하는데 지구에서는 거리 차 만큼 메아리처럼 조금 늦게 관측된다. [자료 제공 = 서울대]

이는 블랙홀의 기원을 설명하는 `가벼운 씨앗` 이론을 뒷받침하는 근거가 될 수 있다. 태양 질량의 수십배 수준인 별블랙홀이 진화하면서 형성됐다고 보는 것이다. 그동안 블랙홀의 기원에 대해서는 오랜 기간 학계의 논쟁이 이어져 왔다. 가벼운 씨앗 외에도 거대한 가스구름에서 블랙홀이 시작됐다는 `무거운 씨앗` 이론이 유력한 경쟁 이론으로 꼽힌다.

우 교수는 "은하와 블랙홀은 서로 상호작용하며 함께 진화하는 것으로 추정되고 있으나 블랙홀이 은하의 진화과정에 구체적으로 어떤 영향을 주었는지에 대해서는 아직까지 밝혀지지 않았다"며 "이번 연구는 중간질량 블랙홀도 은하와 상관관계를 보인다는 것을 방증한다"고 말했다.

한편 연구진은 블랙홀 주변에서 방출된 빛이 지구에 늦게 도착하는 `메아리 효과`를 이용해 블랙홀의 질량을 측정했다. 블랙홀에서 방출된 빛은 주변에서 빠르게 회전하는 가스를 이온화시켜 수소선(線) 등을 방출하는데, 방출선 가스에서 나오는 빛은 블랙홀(강착원반)에서 나오는 빛보다 지구에 늦게 도달한다. 이 광도 변화의 시간차를 측정하면 역으로 블랙홀의 질량을 알아낼 수 있다. 분석에는 한국천문연구원의 제미니 천문대와 미국 미시간대 천문대를 비롯한 세계 20여개 천문대의 2017~2018년 관측 자료를 활용했다.

[송경은 기자]
[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]

Let's block ads! (Why?)

https://www.mk.co.kr/news/it/view/2019/06/402697/

2019-06-10 15:01:02Z
CAIiED5UaDEcRMbBmEBwC4YnkQAqGQgEKhAIACoHCAow2t-aCDDArqABMNST5AU